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https://github.com/luopeixiang/textclf

TextClf ：基于Pytorch/Sklearn的文本分类框架，包括逻辑回归、SVM、TextCNN、TextRNN、TextRCNN、DRNN、DPCNN、Bert等多种模型，通过简单配置即可完成数据处理、模型训练、测试等过程。
https://github.com/luopeixiang/textclf

bert cnn-text-classification configurable document-classification dpcnn drnn glove logistic-regression lstm-text-classification neuralclassifier pytorch sentiment-analysis sklearn-classify svm textcnn textrnn word2vec

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TextClf ：基于Pytorch/Sklearn的文本分类框架，包括逻辑回归、SVM、TextCNN、TextRNN、TextRCNN、DRNN、DPCNN、Bert等多种模型，通过简单配置即可完成数据处理、模型训练、测试等过程。

Awesome Lists containing this project

README 

        
![License](https://img.shields.io/apm/l/vim-mode.svg)



目录：



* [TextClf简介](#textclf简介)

   * [前言](#前言)

   * [系统设计思路](#系统设计思路)

   * [目录结构](#目录结构)

* [安装](#安装)

* [快速开始](#快速开始)

   * [预处理](#预处理)

   * [训练一个逻辑回归模型](#训练一个逻辑回归模型)

   * [加载训练完毕的模型进行测试分析](#加载训练完毕的模型进行测试分析)

   * [训练TextCNN模型](#训练textcnn模型)

* [TODO](#todo)

* [参考](#参考)



## TextClf简介



### 前言



TextClf 是一个面向文本分类场景的工具箱，它的目标是可以通过配置文件快速尝试多种分类算法模型、调整参数、搭建baseline，从而让使用者能有更多精力关注于数据本身的特点，做针对性改进优化。



TextClf有以下这些特性：



* 同时支持机器学习模型如逻辑回归、线性向量机与深度学习模型如TextCNN、TextRNN、TextRCNN、DRNN、DPCNN、Bert等等。

* 支持多种优化方法，如`Adam` 、`AdamW` 、`Adamax`、`RMSprop`等等

* 支持多种学习率调整的方式，如`ReduceLROnPlateau` 、  `StepLR` 、 `MultiStepLR`

* 支持多种损失函数，如`CrossEntropyLoss`、`CrossEntropyLoss with label smoothing`、`FocalLoss`

* 可以通过和程序交互生成配置，再通过修改配置文件快速调整参数。

* 在训练深度学习模型时，支持使用对`embedding`层和`classifier`层分别使用不同的学习率进行训练

* 支持从断点（checkpoint）重新训练

* 具有清晰的代码结构，可以让你很方便的加入自己的模型，使用`textclf`，你可以不用去关注优化方法、数据加载等方面，可以把更多精力放在模型实现上。



与其他文本分类框架  [NeuralClassifier](https://github.com/Tencent/NeuralNLP-NeuralClassifier) 的比较：



* `NeuralClassifier`不支持机器学习模型，也不支持Bert/Xlnet等深度的预训练模型。



* `TextClf`会比`NeuralClassifier`对新手更加友好，清晰的代码结构也会使得你能方便地对它进行拓展。



* 特别地，对于深度学习模型，`TextClf`将其看成两个部分，`Embedding`层和`Classifier`层。



  `Embedding`层可以是随机初始化的词向量，也可以是预训练好的静态词向量（`word2vec、glove、fasttext`），也可以是动态词向量如`Bert`、`Xlnet`等等。



  `Classifier`层可以是MLP，CNN，将来也会支持RCNN，RNN with attention等各种模型。



  通过将`embedding`层和`classifier`层分开，在配置深度学习模型时，我们可以选择对`embedding`层和`classifier`层进行排列组合，比如`Bert embedding + CNN`  ，`word2vec + RCNN` 等等。



  这样，通过比较少的代码实现，`textclf`就可以涵盖更多的模型组合的可能。



  



### 系统设计思路



TextClf将文本分类的流程看成**预处理、模型训练、模型测试**三个阶段。



预处理阶段做的事情主要是：



* 读入原始数据，进行分词，构建词典

* 分析标签分布等数据特点

* 保存成二进制的形式方便快速读入



数据经过预处理之后，我们就可以在上面训练各种模型、比较模型的效果。



模型训练阶段负责的是：



* 读入预处理过的数据

* 根据配置初始化模型、优化器等训练模型必需的因素

* 训练模型，根据需要最优模型



测试阶段的功能主要是：



* 加载训练阶段保存的模型进行测试

* 支持使用文件输入或者终端输入两种方式进行测试



为了方便地对预处理、模型训练、模型测试阶段进行控制，`TextClf`使用了`json`文件来对相关的参数（如预处理中指定原始文件的路径、模型训练阶段指定模型参数、优化器参数等等）进行配置。运行的时候，只要指定配置文件，`TextClf`就会根据文件中的参数完成预处理、训练或者测试等工作，详情可参见 [快速开始](#快速开始)  部分。



### 目录结构



`textclf`源代码目录下有六个子目录和两个文件，每项的作用如下所示：



```bash

├── config		# 包括预处理、模型训练、模型测试的各种参数及其默认设置

├── data		# 数据预处理、数据加载的代码

├── models		# 主要包括深度学习模型的实现

├── tester		# 负责加载模型进行测试

├── __init__.py # 模块的初始化文件

├── main.py		# textclf的接口文件，运行textclf会调用该文件中的main函数

├── trainer		# 负责模型的训练

└── utils		# 包含各种工具函数

```



## 安装



依赖环境：`python >=3.6`



使用pip安装：

```bash

pip install textclf

```



安装成功之后就可以使用`textclf`了！



## 快速开始



下面我们看一下如何使用`textclf`训练模型进行文本分类。



在目录`examples/toutiao` 下有以下文件：



```bash

  3900行 train.csv

   600行 valid.csv

   600行 test.csv

  5100行 total

```



这些数据来自

[今日头条新闻分类数据集](https://github.com/skdjfla/toutiao-text-classfication-dataset)，

在这里用作演示。



文件的格式如下：



```bash

下周一（5.7日）手上持有这些股的要小心   news_finance

猪伪狂犬苗的免疫方案怎么做？    news_edu

小米7未到！这两款小米手机目前性价比最高，米粉：可惜买不到       news_tech

任何指望技术来解决社会公正、公平的设想，都是幻想        news_tech

诸葛亮能借东风火烧曹营，为什么火烧司马懿却没料到会下雨？        news_culture

福利几款旅行必备神器，便宜实用颜值高！  news_travel

抵押车要怎样年审和购买保险？    news_car

现在一万一平米的房子，十年后大概卖多少钱？      news_house

第一位有中国国籍的外国人，留中国五十多年，死前留下这样的话！    news_world

为什么A股投资者越保护越亏？     stock

```



文件每一行由两个字段组成，分别是句子和对应的label，句子和label之间使用`\t`字符隔开。



### 预处理



第一步是预处理。预处理将会完成读入原始数据，进行分词，构建词典，保存成二进制的形式方便快速读入等工作。要对预处理的参数进行控制，需要相应的配置文件，`textclf`中的`help-config`功能可以帮助我们快速生成配置，运行：



```bash

textclf help-config

```



输入`0`让系统为我们生成默认的`PreprocessConfig`，接着将它保存成`preprocess.json`文件：



```bash

(textclf) luo@luo-pc:~/projects$ textclf help-config

Config  有以下选择(Default: DLTrainerConfig): 

0. PreprocessConfig     预处理的设置

1. DLTrainerConfig      训练深度学习模型的设置

2. DLTesterConfig       测试深度学习模型的设置

3. MLTrainerConfig      训练机器学习模型的设置

4. MLTesterConfig       测试机器学习模型的设置

输入您选择的ID (q to quit, enter for default):0

Chooce value PreprocessConfig   预处理的设置

输入保存的文件名(Default: config.json): preprocess.json

已经将您的配置写入到 preprocess.json,你可以在该文件中查看、修改参数以便后续使用

Bye!

```



打开文件`preprocess.json`，可以看到以下内容：



```bash

{

    "__class__": "PreprocessConfig",

    "params": {

        "train_file": "train.csv",

        "valid_file": "valid.csv",

        "test_file": "test.csv",

        "datadir": "dataset",

        "tokenizer": "char",

        "nwords": -1,           

        "min_word_count": 1

    }

}

```



`params`中是我们可以进行设置的参数，这些字段的详细含义可以[查看文档](docs/preprocess.md)。

这里我们只需要把`datadir`字段修改成`toutiao`目录即可

（最好使用绝对路径，若使用相对路径，要确保当前工作目录正确访问该路径。）



然后，就可以根据配置文件进行预处理了：



```bash

textclf --config-file preprocess.json preprocess

```



如无错误，输出如下：



```bash

(textclf) luo@V_PXLUO-NB2:~/textclf/test$ textclf --config-file config.json preprocess

Tokenize text from /home/luo/textclf/textclf_source/examples/toutiao/train.csv...

3900it [00:00, 311624.35it/s]

Tokenize text from /home/luo/textclf/textclf_source/examples/toutiao/valid.csv...

600it [00:00, 299700.18it/s]

Tokenize text from /home/luo/textclf/textclf_source/examples/toutiao/test.csv...

600it [00:00, 289795.30it/s]

Label Prob:

+--------------------+-------------+-------------+------------+

|                    |   train.csv |   valid.csv |   test.csv |

+====================+=============+=============+============+

| news_finance       |      0.0667 |      0.0667 |     0.0667 |

+--------------------+-------------+-------------+------------+

| news_edu           |      0.0667 |      0.0667 |     0.0667 |

+--------------------+-------------+-------------+------------+

| news_tech          |      0.0667 |      0.0667 |     0.0667 |

+--------------------+-------------+-------------+------------+

| news_culture       |      0.0667 |      0.0667 |     0.0667 |

+--------------------+-------------+-------------+------------+

| news_travel        |      0.0667 |      0.0667 |     0.0667 |

+--------------------+-------------+-------------+------------+

| news_car           |      0.0667 |      0.0667 |     0.0667 |

+--------------------+-------------+-------------+------------+

| news_house         |      0.0667 |      0.0667 |     0.0667 |

+--------------------+-------------+-------------+------------+

| news_world         |      0.0667 |      0.0667 |     0.0667 |

+--------------------+-------------+-------------+------------+

| stock              |      0.0667 |      0.0667 |     0.0667 |

+--------------------+-------------+-------------+------------+

| news_story         |      0.0667 |      0.0667 |     0.0667 |

+--------------------+-------------+-------------+------------+

| news_agriculture   |      0.0667 |      0.0667 |     0.0667 |

+--------------------+-------------+-------------+------------+

| news_entertainment |      0.0667 |      0.0667 |     0.0667 |

+--------------------+-------------+-------------+------------+

| news_military      |      0.0667 |      0.0667 |     0.0667 |

+--------------------+-------------+-------------+------------+

| news_sports        |      0.0667 |      0.0667 |     0.0667 |

+--------------------+-------------+-------------+------------+

| news_game          |      0.0667 |      0.0667 |     0.0667 |

+--------------------+-------------+-------------+------------+

| Sum                |   3900.0000 |    600.0000 |   600.0000 |

+--------------------+-------------+-------------+------------+

Dictionary Size: 2981

Saving data to ./textclf.joblib...

```



预处理会打印每个数据集标签分布的信息。同时，处理过后的数据被保存到二进制文件`./textclf.joblib`中了。

（每个类别所含的样本数是相同的。）



预处理中的详细参数说明，请查看[文档](docs/preprocess.md)。



### 训练一个逻辑回归模型



同样的，我们先使用`textclf help-config`生成`train_lr.json`配置文件，输入`3` 选择训练机器学习模型的配置。

根据提示分别选择`CountVectorizer`（文本向量化的方式）以及模型`LR`：



```bash

(textclf) luo@luo-pc:~/projects$ textclf help-config

Config  有以下选择(Default: DLTrainerConfig): 

0. PreprocessConfig     预处理的设置

1. DLTrainerConfig      训练深度学习模型的设置

2. DLTesterConfig       测试深度学习模型的设置

3. MLTrainerConfig      训练机器学习模型的设置

4. MLTesterConfig       测试机器学习模型的设置

输入您选择的ID (q to quit, enter for default):3

Chooce value MLTrainerConfig    训练机器学习模型的设置

正在设置vectorizer

vectorizer 有以下选择(Default: CountVectorizer): 

0. CountVectorizer

1. TfidfVectorizer

输入您选择的ID (q to quit, enter for default):0

Chooce value CountVectorizer

正在设置model

model 有以下选择(Default: LogisticRegression): 

0. LogisticRegression

1. LinearSVM

输入您选择的ID (q to quit, enter for default):0

Chooce value LogisticRegression

输入保存的文件名(Default: config.json): train_lr.json

已经将您的配置写入到 train_lr.json,你可以在该文件中查看、修改参数以便后续使用

Bye!

```



对于更细粒度的配置，如逻辑回归模型的参数，`CountVectorizer`的参数，可以在生成的`train_lr.json`中进行修改。这里使用默认的配置进行训练：



```bash

textclf --config-file train_lr.json train

```



因为数据量比较小，所以应该马上就能看到结果。训练结束后，`textclf`会在测试集上测试模型效果，同时将模型保存在`ckpts`目录下。



机器学习模型训练中的详细参数说明，请查看[文档](docs/trainer.md)。



### 加载训练完毕的模型进行测试分析



首先使用`help-config`生成`MLTesterConfig`的默认设置到`test_lr.json`：



```bash

(textclf) luo@luo-pc:~/projects$ textclf help-config

Config  有以下选择(Default: DLTrainerConfig): 

0. PreprocessConfig     预处理的设置

1. DLTrainerConfig      训练深度学习模型的设置

2. DLTesterConfig       测试深度学习模型的设置

3. MLTrainerConfig      训练机器学习模型的设置

4. MLTesterConfig       测试机器学习模型的设置

输入您选择的ID (q to quit, enter for default):4

Chooce value MLTesterConfig     测试机器学习模型的设置

输入保存的文件名(Default: config.json): test_lr.json

已经将您的配置写入到 test_lr.json,你可以在该文件中查看、修改参数以便后续使用

Bye!

```



将`test_lr.json`中的`input_file`字段修改成`query_intent_toy_data/test.csv` 的路径，然后进行测试：



```bash

textclf --config-file test_lr.json test

```



测试结束，`textclf`将会打印出准确率、每个label的`f1`值：



```bash

Writing predicted labels to predict.csv

Acc in test file:66.67%

Report:

                    precision    recall  f1-score   support



  news_agriculture     0.6970    0.5750    0.6301        40

          news_car     0.8056    0.7250    0.7632        40

      news_culture     0.7949    0.7750    0.7848        40

          news_edu     0.8421    0.8000    0.8205        40

news_entertainment     0.6000    0.6000    0.6000        40

      news_finance     0.2037    0.2750    0.2340        40

         news_game     0.7111    0.8000    0.7529        40

        news_house     0.7805    0.8000    0.7901        40

     news_military     0.8750    0.7000    0.7778        40

       news_sports     0.7317    0.7500    0.7407        40

        news_story     0.7297    0.6750    0.7013        40

         news_tech     0.6522    0.7500    0.6977        40

       news_travel     0.6410    0.6250    0.6329        40

        news_world     0.6585    0.6750    0.6667        40

             stock     0.5000    0.4750    0.4872        40



          accuracy                         0.6667       600

         macro avg     0.6815    0.6667    0.6720       600

      weighted avg     0.6815    0.6667    0.6720       600



```



关于机器学习模型测试中的详细参数，请查看[文档](docs/tester.md)。



### 训练TextCNN模型



训练深度学习模型TextCNN的过程与训练逻辑回归的流程大体一致。



这里简单做一下说明。先通过`help-config`进行配置，根据提示，先选择`DLTrainerConfig` ，然后再先后选择`Adam optimzer + ReduceLROnPlateau + StaticEmbeddingLayer + CNNClassifier +  CrossEntropyLoss`即可。



```bash

(textclf) luo@V_PXLUO-NB2:~/textclf/test$ textclf help-config

Config  有以下选择(Default: DLTrainerConfig):

0. PreprocessConfig     预处理的设置

1. DLTrainerConfig      训练深度学习模型的设置

2. DLTesterConfig       测试深度学习模型的设置

3. MLTrainerConfig      训练机器学习模型的设置

4. MLTesterConfig       测试机器学习模型的设置

输入您选择的ID (q to quit, enter for default):

Chooce default value: DLTrainerConfig

正在设置optimizer

optimizer 有以下选择(Default: Adam):

0. Adam

1. Adadelta

2. Adagrad

3. AdamW

4. Adamax

5. ASGD

6. RMSprop

7. Rprop

8. SGD

输入您选择的ID (q to quit, enter for default):

Chooce default value: Adam

正在设置scheduler

scheduler 有以下选择(Default: NoneScheduler):

0. NoneScheduler

1. ReduceLROnPlateau

2. StepLR

3. MultiStepLR

输入您选择的ID (q to quit, enter for default):

Chooce default value: NoneScheduler

正在设置model

正在设置embedding_layer

embedding_layer 有以下选择(Default: StaticEmbeddingLayer):

0. StaticEmbeddingLayer

1. BertEmbeddingLayer

输入您选择的ID (q to quit, enter for default):

Chooce default value: StaticEmbeddingLayer

正在设置classifier

classifier 有以下选择(Default: CNNClassifier):

0. CNNClassifier

1. LinearClassifier

2. RNNClassifier

3. RCNNClassifier

4. DRNNClassifier

5. DPCNNClassifier

输入您选择的ID (q to quit, enter for default):0

Chooce value CNNClassifier

正在设置data_loader

正在设置criterion

criterion 有以下选择(Default: CrossEntropyLoss):

0. CrossEntropyLoss

1. FocalLoss

输入您选择的ID (q to quit, enter for default):q^Hq

请输入整数ID！

输入您选择的ID (q to quit, enter for default):q

Goodbye!

(textclf) luo@V_PXLUO-NB2:~/textclf/test$

(textclf) luo@V_PXLUO-NB2:~/textclf/test$ textclf help-config

Config  有以下选择(Default: DLTrainerConfig):

0. PreprocessConfig     预处理的设置

1. DLTrainerConfig      训练深度学习模型的设置

2. DLTesterConfig       测试深度学习模型的设置

3. MLTrainerConfig      训练机器学习模型的设置

4. MLTesterConfig       测试机器学习模型的设置

输入您选择的ID (q to quit, enter for default):1

Chooce value DLTrainerConfig    训练深度学习模型的设置

正在设置optimizer

optimizer 有以下选择(Default: Adam):

0. Adam

1. Adadelta

2. Adagrad

3. AdamW

4. Adamax

5. ASGD

6. RMSprop

7. Rprop

8. SGD

输入您选择的ID (q to quit, enter for default):0

Chooce value Adam

正在设置scheduler

scheduler 有以下选择(Default: NoneScheduler):

0. NoneScheduler

1. ReduceLROnPlateau

2. StepLR

3. MultiStepLR

输入您选择的ID (q to quit, enter for default):0

Chooce value NoneScheduler

正在设置model

正在设置embedding_layer

embedding_layer 有以下选择(Default: StaticEmbeddingLayer):

0. StaticEmbeddingLayer

1. BertEmbeddingLayer

输入您选择的ID (q to quit, enter for default):0

Chooce value StaticEmbeddingLayer

正在设置classifier

classifier 有以下选择(Default: CNNClassifier):

0. CNNClassifier

1. LinearClassifier

2. RNNClassifier

3. RCNNClassifier

4. DRNNClassifier

5. DPCNNClassifier

输入您选择的ID (q to quit, enter for default):0

Chooce value CNNClassifier

正在设置data_loader

正在设置criterion

criterion 有以下选择(Default: CrossEntropyLoss):

0. CrossEntropyLoss

1. FocalLoss

输入您选择的ID (q to quit, enter for default):0

Chooce value CrossEntropyLoss

输入保存的文件名(Default: config.json): train_cnn.json

已经将您的配置写入到 train_cnn.json,你可以在该文件中查看、修改参数以便后续使用

Bye!

```



然后运行：



```bash

textclf --config-file train_cnn.json train

```



即可开始训练我们配置好的`textcnn`模型。



当然，在训练结束之后，我们也可以通过`DLTesterConfig`配置来测试模型效果。而且，如果你想使用预训练的静态`embedding`如word2vec、glove只需要修改配置文件即可。



上述就是`TextCNN`的训练过程。如果你想尝试更多的模型，比如Bert，只需要在设置`DLTrainerConfig`时将`EmbeddingLayer`设置为 `BertEmbeddingLayer`，并且在生成的配置文件中手动设置一下预训练`Bert`模型的路径。这里就不再赘述了。



本节的相关文档：



[训练深度学习模型的详细参数说明](docs/dl_model.md)



[测试深度学习模型的详细参数说明](docs/tester.md)



[textclf文档](docs/README.md)



## TODO



* 加入多模型集成评估和预测

* 加载训练好的模型，提供api服务

* 自动调参（？）



## 参考



[DeepText/NeuralClassifier](https://github.com/Tencent/NeuralNLP-NeuralClassifier) 



[pytext](https://github.com/facebookresearch/pytext)